DE1181796B

DE1181796B - Electric motor or generator

Info

Publication number: DE1181796B
Application number: DEN17534A
Authority: DE
Inventors: Georges Moressee; Robert Dechet
Original assignee: CIE ELEKTRO MECANIQUE
Current assignee: CIE ELEKTRO MECANIQUE
Priority date: 1959-04-21
Filing date: 1959-11-18
Publication date: 1964-11-19

Description

Elektromotor oder Generator Es ist bereits eine Gleichstrommaschine, die insbesondere als Gleichstromkleinmotor betrieben werden soll, bekanntgeworden, welche einen ebenen, axialen Luftspalt und einen Flachanker sowie einen mehrpoligen Magnetkreis unter Verwendung von zwei ringförmigen koaxialen Permanentmagneten h 'ier Koerzitivkraft besitzt.Electric motor or generator It is already a DC machine, which is to be operated in particular as a small direct current motor, became known, which have a flat, axial air gap and a flat armature as well as a multi-pole Magnetic circuit using two annular coaxial permanent magnets h ier has coercive force.

Es ist ferner eine elektrische Maschine bekannt, deren Magnetkreis durch eine flache Magnetscheibe aus dauermagnetischem Oxydwerkstoff gebildet ist, die in axialer Richtung magnetisiert ist und auf ihrem Umfang verteilt mehrere Pole abwechselnder Richtung aufweist.An electrical machine is also known whose magnetic circuit is formed by a flat magnetic disk made of permanently magnetic oxide material, which is magnetized in the axial direction and distributed several poles on its circumference alternating direction.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Nutzfluß bei einem Motor oder Generator, vorzugsweise für Gleichstrom, mit ebenem, axialem Luftspalt und einem Flachanker und mit einem mehrpoligen Magnetkreis unter Verwendung zweier ringförmiger, koaxialer Permanentmagnete hoher Koerzitivkraft zu verstellen.The invention is based on the object of the useful flux in an engine or generator, preferably for direct current, with a flat, axial air gap and a flat armature and a multi-pole magnetic circuit using two ring-shaped, to adjust coaxial permanent magnets of high coercive force.

Eine ähnliche Aufgabe ist bei einer elektrischen Maschine mit radial verlaufendem Luftspalt bereits in ,der Weise gelöst, daß Polschuhe aus Weicheisen gegenüber dem sie umgebenden ringförmigen Erregermagneten verdrehbar angeordnet sind. Hierbei werden sich jedoch die magnetischen Kraftlinien in Zwischenstellungen zwischen zwei Extremlagen über Streupfade und dem Anker schließen, so daß die Ankererregung Null nicht erreichbar erscheint.A similar task is with an electrical machine with radial running air gap already in, solved the way that pole pieces made of soft iron arranged to be rotatable relative to the ring-shaped exciter magnet surrounding it are. Here, however, the magnetic lines of force are in intermediate positions close between two extreme positions via scatter paths and the anchor, so that the anchor excitation Zero appears unreachable.

Gemäß der Erfindung soll die erwähnte Aufgabe dadurch gelöst werden, daß die beiden ringförmigen Permanentmagnete in an sich bekannter Weise aus Ferrit bestehen, aber verschiedene Durchmesser besitzen und zur Änderung des resultierenden Flusses gegeneinander um ihre gemeinsame Achse verdrehbar sind und auf derselben Seite des Flachankers so angeordnet sind, daß sich der Fluß der beiden ineinanderliegenden Permanentmagnete hinter dem Flachanker schließt, nachdem er diesen durchsetzt hat.According to the invention, the aforementioned object is to be achieved by that the two ring-shaped permanent magnets are made of ferrite in a manner known per se exist, but have different diameters and change the resulting Flux are rotatable against each other about their common axis and on the same Side of the flat anchor are arranged so that the flow of the two nested Permanent magnets behind the flat armature close after it has penetrated it.

Die. Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert.The. The invention is explained below with reference to the drawing.

F i g. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine rotierende Maschine gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt einen Halbschnitt dieser Maschine längs der Ebene II-II, die hinter der Ankerscheibe und in deren Höhe liegt; F i g. 3 ist eine Ansicht analog zu der der F i g. 2, jedoch in .der den in F i g. 1 eingezeichneten Pfeilen entgegengesetzten Richtung; sie veranschaulicht eine Ausführung, in der die Ankerscheibe flache Wicklungen enthält, von denen einige Windungen dargestellt sind; F i g. 4 zeigt einen axialen Schnitt einer rotierenden Maschine mit axialem Luftspalt, in der sich der Magnetfluß in einem festen'-- Poljoch aus Eisen schließt; F i g. 5 zeigt einen axialen Schnitt einer rotierenden Maschine mit axialem Polabstand, in der sich der Magnetfluß durch einen ° rotierenden weichen Ferrit schließt.F i g. 1 shows an axial section through a rotating machine according to the invention; F i g. Fig. 2 shows a half section of this machine along fig Level II-II, which lies behind the armature disk and at its height; F i g. 3 is a View analogous to that of FIG. 2, but in .the in F i g. 1 drawn Arrows opposite direction; it illustrates an implementation in which the armature disk contains flat windings, some of which are shown as windings are; F i g. 4 shows an axial section of a rotating machine with an axial Air gap in which the magnetic flux closes in a solid iron pole yoke; F i g. 5 shows an axial section of a rotating machine with an axial pole spacing, in which the magnetic flux closes through a rotating soft ferrite.

In der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform einer Maschine mit ebenem oder axialem Luftspalt gemäß der Erfindung enthält diese Maschine ein Feldmagnetsystem, welches aus zwei Magneten 1 a und 1 b besteht, die beide die Gestalt eines Torus besitzen; der durch Rotation eines Quadrates oder Rechtecks a, b, c, d bzw. e; f, g, h um die Achse x-x erzeugt wird. Die Magnetringe von verschiedenem Durchmesser sind koaxial angeordnet. Sie liegen einem eine flache Wicklung tragenden scheibenförmigen Anker 2 axial gegenüber, der mittels der Nabe 4 durch den Stift 5 auf der Achse 3 der Maschine befestigt ist. Die Achse 3 rotiert in einer selbstschmierenden Muffe 6, die durch den Ring 7 gefaßt ist. Dieser Ring 7 ist auf einer Scheibe 8 des Stators befestigt, auf der die Magnete 1 a und 1 b mittels der später erklärten Vorrichtungen so angebracht sind, daß die relative Winkellage der Magnete bezüglich der gemeinsamen Achse x-x verändert werden kann. Der axiale Luftspalt zwischen der rotierenden dünnen Scheibe 2 und dem Magnet 1a und 1b wird durch die Länge der Muffe 6 und durch die Festlegung der Lage der Achse 3 mittels einer Scheibe 9 festgelegt, die durch die Mutter 10 auf das Ende der Achse 3 aufgeschraubt ist. 11a sind die Schleifkontakte, deren Halterungen 11 auf der Scheibe 8 befestigt sind.In the FIG. 1 and 2 illustrated embodiment of a machine with planar or axial air gap according to the invention, this machine contains a field magnet system which consists of two magnets 1 a and 1 b, both of which have the shape of a torus; by rotating a square or rectangle a, b, c, d or e; f, g, h is generated around the axis xx. The magnetic rings of different diameters are arranged coaxially. They are axially opposite a disc-shaped armature 2 which carries a flat winding and which is fastened by means of the hub 4 through the pin 5 on the axis 3 of the machine. The axle 3 rotates in a self-lubricating sleeve 6 which is held by the ring 7. This ring 7 is attached to a disk 8 of the stator, on which the magnets 1 a and 1 b are attached by means of the devices explained later so that the relative angular position of the magnets with respect to the common axis xx can be changed. The axial air gap between the rotating thin disk 2 and the magnet 1a and 1b is determined by the length of the sleeve 6 and by defining the position of the axis 3 by means of a washer 9 which is screwed onto the end of the axis 3 through the nut 10 . 11a are the sliding contacts, the holders 11 of which are attached to the disk 8.

Wie aus Fi g. 3 ersichtlich ist, gleiten diese Schleifkontakte auf leitenden Teilen 20 an dem mittleren Teil der nicht magnetisierbaren Scheibe 2, die aus den Enden der auf dieser Scheibe angebrachten Wicklungen bestehen. Die Wicklungen, von denen nur einige Windungen in der F i g. 3 dargestellt sind, enthalten die wirksamen Leiterabschnitte 19, die leitenden Teile 20 und die Köpfe der Wicklungen 21. Diese Wicklungen sind flach auf dieser Scheibe verteilt und- können mit Hilfe eines bekannten Verfahrens ausgeführt werden. Ihre Enden 20, die radial auf dem zentralen Teil der Scheibe 2 angeordnet sind, treten mit den Schleifkontakten 11a unmittelbar in Kontakt, wodurch Kollektorlamellen erspart werden. Die Schleifkontakte könnten ebenso auf einem Teil der wirksamen Leiter 19 gleiten.As shown in Fig. 3 can be seen, these sliding contacts slide on conductive parts 20 on the central part of the non-magnetizable disc 2, which consist of the ends of the windings made on this disc. The windings, only a few turns of which are shown in FIG. 3 contain the effective ones Conductor sections 19, the conductive parts 20 and the heads of the windings 21. These Windings are distributed flat on this disc and- can with the help of a known Procedure to be carried out. Their ends 20, which are radially on the central part of the Disc 2 are arranged, come into direct contact with the sliding contacts 11a, whereby collector fins are saved. The sliding contacts could also be on a part of the effective ladder 19 slide.

In F i g. 2 sind die Oberflächen der Feldmagnete 1 a und 1 b gegenüber dem Anker mit beispielsweise acht Magnetpolen dargestellt. Die Gestalt dieser Magnetpole von wechselnder Polarität ist gestrichelt eingezeichnet. In diesem Beispiel haben die Magnetpole annähernd die Form von Kreissektoren von gleichen Kreisradien, so daß diese eine Winkelverteilung bezüglich der Mitte besitzen, die der Winkelverteilung der Wicklungen auf dem Anker entspricht. Man kann jedoch auch andere Formen für die Pole wählen, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.In Fig. 2 are the surfaces of the field magnets 1 a and 1 b opposite the armature shown with, for example, eight magnetic poles. The shape of these magnetic poles of alternating polarity is shown in dashed lines. In this example have the magnetic poles approximately take the form of sectors of circles with equal circular radii, see above that these have an angular distribution with respect to the center, that of the angular distribution corresponds to the windings on the armature. However, one can also use other forms for choose the poles without going beyond the scope of the invention.

Man entnimmt der F i g. 3, daß der Magnetfluß, der jede Ankerwicklung durchsetzt, maximal ist, wenn die relative Winkellage der Magnete 1 a und 1 b so gewählt wird, daß zwei Pole gleicher Polarität der beiden Magnete den gleichen Winkel bezüglich der Mitte besitzen, wie es in der F i g. 3 der Fall ist. Hingegen ist der Fluß durch die Ankerwicklung minimal oder verschwindet sogar, wenn durch relatives Verdrehen der Magnete 1 a und 1 b Pole entgegengesetzter Polarität von beiden Magneten sich gegenüberzuliegen kommen. Der Fluß variiert kontinuierlich zwischen seinem Maximal- und Minimalwert bei intermediären relativen Lagen der beiden Magnete.One takes from FIG. 3 that the magnetic flux passing through each armature winding interspersed, is maximum when the relative angular position of the magnets 1 a and 1 b so it is chosen that two poles of the same polarity of the two magnets have the same angle with respect to the center, as shown in FIG. 3 is the case. On the other hand is the flux through the armature winding is minimal or even disappears if through relative Rotation of magnets 1 a and 1 b poles of opposite polarity of both magnets come face to face. The flow varies continuously between his Maximum and minimum values for intermediate relative positions of the two magnets.

Der Benutzer der Maschine, die eine Generator oder ein Motor sein kann, hat somit die Möglichkeit, den Induktionsfluß den momentanen Bedingungen anzupassen.The user of the machine, which can be a generator or a motor can, thus has the possibility of adapting the induction flux to the current conditions.

Die Vorrichtung zur Veränderung der relativen Winkellage der beiden Magnete kann auf verschiedene Weise ausgeführt werden.The device for changing the relative angular position of the two Magnets can be run in several ways.

Diejenige, die beispielsweise in den F i g. 1 und 2 dargestellt ist, arbeitet folgendermaßen: Die Platte 8 ist nicht magnetisierbar, und die Magnete 1 a und 1 b sind mit ihr mittels ferromagnetischer ringförmiger Teile 25 und 27 verbunden, die jedes für den entsprechenden Magneten den magnetischen Schluß gewährleisten; hierbei ist das Teil 25 beweglich, das Teil 27 fest: ein nichtmagetisierbarer Ring 26 dient zur gemeinsamen Zentrierung der beiden Magnete; auf dem äußeren Umfang der Scheibe 25 ist eine Zahnung 28 angebracht, die durch eine Förderschnecke 29 betätigt werden kann; die Achse 30 dieser Förderschnecke wird von einer auf der Platte 8 befestigten Lagerstütze 31 getragen und ist mit einem Rändelknopf 32 versehen. Mittels dieses Knopfes kann man die Förderschnecke und die Zahnung 28 betätigen und somit den Magnet 1 a gegenüber dem Magnet 1 b verdrehen.For example, those shown in FIGS. 1 and 2 operates as follows: The plate 8 is not magnetizable, and the magnets 1 a and 1 b are connected to it by means of ferromagnetic ring-shaped parts 25 and 27, which each ensure the magnetic circuit for the corresponding magnet; In this case, the part 25 is movable, the part 27 is fixed: a non-magnetizable ring 26 is used for the common centering of the two magnets; On the outer periphery of the disk 25 there is a toothing 28 which can be operated by a screw conveyor 29; the axis 30 of this screw conveyor is carried by a bearing support 31 fastened to the plate 8 and is provided with a knurled knob 32. By means of this button you can operate the screw conveyor and the teeth 28 and thus rotate the magnet 1 a relative to the magnet 1 b.

Die Ausführungsart der F i g. 4 unterscheidet sich von der vorhergehenden dadurch, daß ein Gehäuse 12 aus magnetisch weichem Material vorgesehen ist. In einem Teil dieses Gehäuses schließt sich der wirksame Magnetfluß, d. h. derjenige Fluß, der den dünnen Anker 2, der sich in dem Zwischenraum zwischen den Magneten 1 a und 16 einerseits und dem Gehäuse 12 andererseits befindet, durchsetzt. Das Gehäuse 12 ist auf der Platte 8 befestigt.The embodiment of the F i g. 4 differs from the previous one in that a housing 12 made of magnetically soft material is provided. The effective magnetic flux closes in a part of this housing, ie that flux which passes through the thin armature 2, which is located in the space between the magnets 1 a and 16 on the one hand and the housing 12 on the other hand. The housing 12 is fastened on the plate 8.

Um den Schluß des magnetischen Kreises zu verbessern und den Luftspalt zu verringern, kann man einen weichen Ferrit hinter dem Anker 2 anbringen.To improve the closure of the magnetic circuit and the air gap To reduce this, a soft ferrite can be placed behind the armature 2.

Man kann dies aber auch dadurch erreichen,daß, wie in der F i g. 5 gezeigt, auf und hinter der rotierenden Scheibe 2 ein Kranz 16 befestigt wird, der aus einem zu einer kompakten Spirale gewickelten Blechstreifen besteht. Der Kranz 16 kann auch als Träger der Ankerwicklungen dienen. Die Ringe 17 und 18, die zwischen der Scheibe 2 und einem an der Nabe 4 befestigten Kranz 14 angebracht sind, dienen zur Halterung des Spiralringes 16. In diesem Beispiel wurde ferner ein Druckkugellager 15 zum Abfangen der Anziehungskraft der Magnete auf den Anker angebracht.But this can also be achieved in that, as shown in FIG. 5, on and behind the rotating disk 2, a ring 16 is attached, which consists of a sheet metal strip wound into a compact spiral. The ring 16 can also serve as a carrier for the armature windings. The rings 17 and 18, which are attached between the disk 2 and a ring 14 attached to the hub 4, are used to hold the spiral ring 16. In this example, a thrust ball bearing 15 was also attached to absorb the attraction of the magnets on the armature.

In den Ausführungsformen der F i g. 4 und 5 kann die Vorrichtung, die zum Verdrehen eines der beiden Magnete gegenüber dem anderen dient, ähnlich der der in den F i g. 1 und 2 gezeigten sein.In the embodiments of FIGS. 4 and 5 the device which is used to rotate one of the two magnets in relation to the other, similar that of the in Figs. 1 and 2.

Obwohl die dargestellten torusförmigen Magnete eine rechteckige Form in einem radial geführten Schnitt aufweisen, würde man durch Verwendung einer anderen für den vorliegenden Fall optimalen Form für den Schnitt zur Erzeugung des Torus den Rahmen der Erfindung nicht überschreiten. Die Form der Magnetpole wird in jedem Fall den Ankerwicklungen angepaßt sein.Although the illustrated toroidal magnets are rectangular in shape in a radially guided cut, you would by using another For the present case, the optimal shape for the cut to generate the torus do not exceed the scope of the invention. The shape of the magnetic poles is in each Case be adapted to the armature windings.

Man könnte auch eine Folge koaxialer magnetischer Kreise ohne Überschreiten des Rahmens der Erfindung verwenden, um Maschinen mit mehreren Ankern, die von einer Achse getragen werden, zu verwirklichen.One could also use a series of coaxial magnetic circles without crossing of the scope of the invention to use machines with multiple anchors supported by one Axis are carried to realize.

Claims

Claims: 1. Electric motor or generator, preferably for direct current, with a flat, axial air gap and a flat armature using a multi-pole magnetic circuit containing two ring-shaped, coaxial permanent magnets of high coercive force, characterized in that the two ring-shaped permanent magnets (1 a, lb), the consist of ferrite in a manner known per se, have different diameters and can be rotated around the common axis to change the resulting flow and are arranged on the same side of the flat armature (2) so that the flow of the two nested permanent magnets closes behind the flat armature after he has enforced this. 2. Device according to claim 1, characterized in that at least one of the annular permanent magnets is assigned a ferromagnetic ring (25, 27) which prevents the magnet from sticking to the housing and facilitates the rotation of the magnets against each other. 3. Device according to claim 1, characterized in that a centering ring (26) made of a non-magnetizable material is inserted between the two coaxial annular permanent magnets. Considered publications: German Patent Specifications No. 839 062, 947 491; German Auslegeschriften Nos. 1010 914, 1052 538; French Patent No. 1160 490; Technical Communications Krupp, Vol. 12 (1954), No.

2, Pp. 47 to 51; Automatisme-Tome IV, No.

3, from March 1959, pp. 107 to 113.